MUDELLENNUKI TASAKAAL JA PÜSIVUS

Transcript

1 MUDELLENNUKI TASAKAAL JA PÜSIVUS Mudellennuki tasakaaluks normaallennus nimetatakse tema niisugust olukorda, kus mudellennukile mõjuvad jõud ei põhjusta tema asendi muutusi (ei pööra mudellennukit). Nagu igal esemel, on ka mudellennukil raskuskese (RK), s.o. punkt, kus mudeli kõikide osade raskustungid on tasakaalus ning kuhu on rakendatud kogu mudellennuki raskusjõud. Mudellennuki tasakaaluks on vajalik, et tõstekese ja raskuskese asuksid kohastikku või vähemalt oleks säilitatud momentide võrdsus. Raskuskeset võib leida mudellennuki balansseerimise teel. Tõstekeskme leidmiseks kasutatakse valemit: cm e = b, kus c m e tõstekeskme kaugus tiiva kõõlu esiservast (m), c m tiiva profiili momendi koefitsent, c y tõstejõu koefitsent b tiiba kõõl (m). Nii raskuskeskme kui ka tõstekeskme asukoht mdääratakse ära tiiva kõõlu suhtes. Ristkülikukujulisel tiival on raskuskeskme ja tõstekeskme määramine hõlpus, sest kõõlud on kogu tiiva ulatuses ühepikkused. Trapetsikujulisel tiival määratakse raskuskeset ja tõstekeset keskmise momentide kõõlu suhtes. Raskuskeskme tegelikku kaugust keskmise momentide kõõlu esiservast kõõlu pikkuse protsentides nimetatakse tsentreeringuks.

2 Ninaraskel mudelil asub raskuskese eespool tõstekeset, sellest ka nimetus eesmine tsentreering. Tagumine tsentreering tähendab, et raskuskese asub tagapool tõstekeset ning mudel on sabaraske. Et kinniste tiibadega mudellennukeil on tõste- ja raskuskeskme mitteühtimisel tülikas nihutada tiibu raskuskeskme suhtes, siis tavaliselt nihutatakse raskuskeset trimmraskuste abil tõstekeskme kohale ning seepärast määrab tõstekeskme asukoht ka raskuskeskme vajaliku asukoha. Mudellennukil, millel on sümmeetrilise profiiliga stabilisaator, mis normaallennus tõstejõudu ei arenda, peab olema tsentreening 25-30%, tõstva stabilisaatoriga mudellennukil 40-70%. Mudellennuki kõik pöörlevad liikumised toimuvad ümber raskuskeskme kahes püstja ühes rõhttasapinnas. Raskuskeset läbivad mudellennuki pöörlemisteljed x, y ja z.

3 Mudellennuki püsivuseks nimetatakse mudeli omadust iseseisvalt taastada normaallennu asendit (tasakaalu). Ümber pikitelje x võib mudellennuk kalduda paremale või vasakule küljele; püsivust selle telje suhtes nimetatakse kaldpüsivuseks. Püsttelje y ümber võib mudellennuk muuta lennusuunda; püsivust y- telje suhtes nimetatakse suunapüsivuseks. Põiktelje z ümber võib mudellennuk pöörduda üles või alla ning püsivust selle telje suhtes nimetatakse pikipüsivuseks. Mudellennuki lennupüsivus saavutatakse sabapindade ning tiiva V-kuju, noolekuju ja väände abil. Nendele, mudellennuki lennupüsivust andvatele vahenditele peab osutama erilist tähelepanu, sest vähimgi eksimus nende osade ehitamisel või parandamisel võib põhjustada avarii. Kõige olulisemateks püsivuse saavutamise vahenditeks on mudellennuki sabaosa rõht- ja püstpinnad - stabilisaator ja kiil. Stabilisaator annab mudelile pikipüsivuse. Kui mudellennuk viiakse mõne õhuvoolu poolt välja normaallennuasendist, näiteks suunatakse ninaga üles, siis liigub tõstetud ninaga mudel inertsi mõjul mõni aeg endises suunas. Stabilisaator, mis normaallennus lendas 0º-Iise kohtumisnurgaga ega arendanud tõstejõudu, saab nüüd positiivse kohtumisnurga ning arendab tõstejõudu, mis tõstab mudellennuki saba üles ning viib mudeli endisesse sendisse. Kui langev õhuvoolus viib mudeli nina alla, avaldub stabilisaato r i mõju vastupidiselt. Kiil annab mudellennukile suunapüsivuse. Kui mudeli nina kaldub lennusuunast kõrvale, näiteks paremale, lendab mudellennuk küljega triivides endises suunas. Seega antakse le kohtumisnurk, mille tõttu tekib jõud, mis lükkab mudeli saba samuti paremale, kuni mudel lendab jällegi endises suunas. Suunapüsivust aitab suurendada veel mudeli kere külgpind. Liiga suur kiil on mudellennukile ohtlik, sest selle mõjul läheb mudel hõlpsasti sügavasse spiraali, kust ta enam ei välju ning avarii on vältimatu. Purimudellennukitel on pindala umbes 8-12% ja mootoriga mudellennukeil 12-15% liiva pindalast. Kiilu pindala suurus sõltub oluliselt ka tiiva V-kujust. Tiiva noolekuju suurendab mudellennuki piki- ja suunapiisivust. Kui noolekujulise tiivaga mudellennuk kaldub suunast kõrvale, siis tekib tema etteliikunud tiivapoolel suurem rindtakistus kui tahaliikunud tiivapoolel. See soodustab mudeli kiiremat tagasipöördumist endisesse suunda. Mudellennuki kaldpüsivuse tagab libisemine. Kui mudellennuk kaldub ühele tiivapoolele, siis hakkab ta libisema selle tiivapoole suunas. Õhuvoolus allalangenud tiivapoole ümber on tugevam kui ülestõusnud tiivapoolel ning selle tõttu tõstejõud

4 allalangenud tiivapoolel suureneb ja ülestõusnud tiivapoolel kahaneb. Tekkinud nähtuse mõjul mudel tasakaalustub. Mudellennuki kaldpüsivust suurendab tiiva V-kuju. V-kujuliste tiibadega mudellennukil toimub tasakaalustumine efektiivsemalt kui sirgete tiibadega mudelil, sest V-kujulise tiiva allalangenud poole kohtumisnurk suureneb ning ülestõusnud poolel väheneb. Tiibade vääne suurendab mudeli piki- ja kaldpüsivust. Tiiva vääne võib olla geomeetriline või aerodünaamiline. Tiiva geomeetriliseks väändeks nimetatakse tiiva seadenurga muutumist. Tavaliselt vähendatakse seadenurka 2-5º võrra tiiva otste poole. Aerodünaamiliseks väändeks nimetatakse tiiva profiili kuju muutumist. Tiiva vääne valitakse selline, et õhuvooluse rebenemine ülekriitilise kohtumisnurga puhul algaks tiiva keskelt varem kui otstest, ning seega säiluks mudeli piki- ja kaldpüsivus. Sageli kasutatakse geomeetrilist ja aerodünaamilist väänet koos, eriti tiibmudellennukitel.

5 Propellerireaktsiooni mõju vähendamiseks kallutatakse mudellennuki propelleri telge. Kaldenurga suund ja suurus oleneb mudellennuki tüübist, propelleri pöörlemise suunast ja propellerireaktsiooni suurusest. Ülatiivalistel mudellennukitel kallutatakse propelleri telge 1-5º allapoole, alatiivalistel ülespoole. Kõikidel vabaltlendavatel mudellennukitel (peale taimermudellennuki) kallutatakse propelleri telge pöörlemise suunas kõrvale 1-2º, aga ringkiirusmudelitel kuni 10º. Taimermudellennukitel tasakaalustab propellerireaktsiooni, püloon, mis propelleri õhujoa mõjul arendab aerodünaamilist vastujõudu. Peale selle võimaldavad püloonile asetatud tiib ja propelleri joas asuv tõstev stabilisaator tõusta taimermudelnnukil 50-60º nurgaga ja minna ilma kabreerimata üle liuglennule. See on seletatav sellega, et samal ajal, kui propelleri tõmbe puudumisel vähenevad mudeli lennukiirus ja tõstejõud, mõjub propelleri õhujuga pärast mootori seismajäämist veel mõni hetk stabilisaatorile ja tekitab seal saba üles suunava tõstejõu. Et viia stabilisaatorit välja tiiva poolt alla suunatud õhuvoolusest, mis kahjustab lennupüsivust, tõstetakse purimudellennukite stabilisaator sageli peale, s. o. välja tiiva õhuvoolusest.

6 Lennupüsivuse seisukohalt liigitatakse kõik tiivaprofiilid kolme gruppi. I grupi profiilid arendavad juba väiksemate kiiruste juures küllaldast tõstejõudu, kuid kohtumisnurga muutumisel liigub nende profiilide tõstekese suurtes piirides ning püsivuse suhtes ebasoodsalt. Kohtumisnurga suurenemisel liigub tõstekese ettepoole ja püüab veelgi tõsta mudeli nina. Et tasakaalustada tõstekeskme nihkumist, peavad selliste profiilidega mudellennukite stabilisaatorid olema suured - vähemalt 25-30% tiiva pindalast. II grupi profiilid on vdiksemate kohtumisnurkade juures (0-10º) tõstekeskmekindlad. Tõstekese asub tiiva kõõlu esiotsast umbes 25-30% kaugusel. Vajaliku tõstejõu arendamiseks nõuavad need profiilid suuremat kiirust kui I grupi omad. II grupi profiile kasutatakse peamiselt stabiliseerivate pindade ja kiirusmudelite tiibade profiilidena. III grupi profiilidel liigub tõstekese püsivust suurendavalt, s. t. kui mudeli nina tõuseb, siis liigub tõstekese tiiva tagaserva poole ja püüab tõsta ka saba. Neid profiile kasutatakse tiibmudellennukitel.

7 Mudellennuki suunapüsivus sõltub mudeli pindala ja tiiva V-kuju omavahelisest suhtest. Väikese puhul peab olema ka väike V-kuju. Liiga suur V-kuju põhjustab tuigerdava lennu, nn. hollandi sammu. Projekteerimisel määratakse mudeli püsivust piki- ja suunapüsivuse koefitsendi järgi. SS L AH =, kus Pikipüsivuse koefitsent St b S S _ stabilisaatori pindala (m 2 ), L stabilisaatori tõstekeskme kaugus mudeli raskuskeskmest (m), S t Tiiva pindala (m 2 ), B tiiva keskmiste momentide kõõl (m). Eesmise tsentreeringu puhul A H = 0,6-0,9; normaalse tsentreeringu puhul A H = 1,0,-1,3; ja tagumise tsentreeringu puhul A H = 1,4-1,5. Kui tagumine tsentreering ületab 75%, siis on väga raske muuta mudeli lendu püsivaks. Suunapüsivuse koefitsent A B = B L l S S, tiiva tiiva tiiva λtiiva Btiiva = 0,109 ( λ λtiiva + 2 tiiva külgsuhe) l tiiva = tiiva ulatus (m) S tiiva = tiiva pindala (m 2 ) λ B = 0,109 λ + 2 (λ külgsuhe) L = õla pikkus mudeli raskuskeskmest kuni rakenduspunktini S = pinala (m 2 ) Mudellennuki suunapüsivus sõltub mudeli pindala ja tiiva V-kuju omavahelistest suhetest. Liiga suur V-kuju põhjustab tuigerdava nn, hollandi sammu. kus

8 Püsivaks lennuks vajaliku pindala leitakse suunapüsivuse koefitsendi A abil, valemi järgi: S = A B B tiiva l L tiiva S tiiva Näide: Tiiva kõõl b = 0,2 m Tiiva V-kuju Ψ =8º Tiiva pindala S t = 0,4 m 2 λ tiiva = 10 l tiiva = 2 m λ valime = 2 L = 0,8 Lähtudes V-kujust, leiame graafikult,

9 et A = 0,026, 10 = 0,0908 B tiiva = 0, = 0,0545 B = 0, Ak Bt lt St 0,026 0, ,4 2 S = = = 0,0433 m Siis Bk Lk 0,0545 0,8. Propelleri ja teliku segava mõju tõttu suurendatakse mootoriga mudellennuki pindala 20-80% võrra. Purimudellennukitel on oluline, et stabilisaator ei varjaks, sest see mõjub stardil halvasti suunapüsivusele.